to read more.

DEGRADASI MALACHITE GREEN OXALATE
DAN ANALISISNYA MENGGUNAKAN
SPEKTROFOTOMETER UV-VIS DAN HPLC
PROPOSAL TESIS
Oleh :
ZULFADLI, S.Si
0921207003
DIBIMBING OLEH
Prof. Dr. Hj. Safni, M.Eng
Prof. Dr. H. Hamzar Suyani, MSc
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS ANDALAS
2011

1.1. Latar Belakang
I. PENDAHULUAN
Malachite green digunakan sebagai biosida pada industri
aquakultur secara luas. Malachite green sangat efektif melawan infeksi
protozoa dan jamur penting (Hoffman dan Meyer, 1974; Alderman, 1985;
Schnick, 1988). Pada dasarnya, ia bekerja sebagai suatu ektoparasitisida:
juga telah digunakan untuk mengontrol kulit cacing dan insang cacing. Di
sisi lain, juga digunakan sebagai zat pewarna makanan, aditif makanan,
desinfektan medis dan anthelminthic serta pewarna dalam sutra, wol, rami,
kulit, katun, industri kertas dan akrilik (Culp dan Beland, 1996). Namun,
malachite green sekarang telah menjadi senyawa yang sangat kontroversial
karena risiko kepada konsumen ikan (Alderman dan Clifton-Hadley, 1993).
Termasuk efek pada sistem kekebalan tubuh, sistem reproduksi, genotoksik
dan sifat karsinogenik (Fernandes et al, 1991.; Rao, 1995; Gouranchat,
2000).
Malachite green secara tradisional digunakan untuk mengobati
infeksi jamur pada telur ikan. Leucomalachite, dihasilkan melalui
transformasi malachite green, dapat bertahan dalam jaringan ikan untuk
waktu yang lama (Canadian Food Inspection Agency, Animal Products
Directorate, Fish, Seafood and Production 2005).
Malachite green tidak boleh ada dalam ikan untuk konsumsi
manusia. Sebuah penilaian resiko Kesehatan Kanada pada tahun 1992
2

menentukan bahwa potensi sifat karsinogenik malachite green yang
ditimbulkan tidak cocok untuk digunakan pada makanan ikan. Akibatnya,
Kesehatan Kanada tidak akan menetapkan tingkat toleransi untuk
malachite green atau leucomalachite green. Ikan dan produk ikan yang
mengandung makanan yang dicampur pada tingkat apapun berada di bawah
Undang-Undang Makanan dan Obat (Culp, S.J. 2004).
Badan Inspeksi Makanan Kanada (CFIA) menambahkan pengujian
malachite green atau leucomalachite green untuk program makanan laut
tahun 2003/2004. CFIA bertanggung jawab memonitor untuk memastikan
ikan dan produk ikan memenuhi persyaratan UU Inspeksi Ikan dan UU
Makanan dan Obat. Pada tahun 2005, malachite green dan leucomalachite
green terdeteksi dalam ikan salmon dan forel (trout) di Kanada dan ternak
ikan impor. Namun, hasil sampling sebagian besar negatif, menunjukkan
bahwa kehadiran malachite green tampaknya tidak akan tersebar luas (Culp,
S.J. 2004).
Direktorat Kesehatan Obat Hewan Kanada menyetujui penjualan,
dan memastikan bahwa semua obat yang dijual di Kanada untuk digunakan
pada hewan adalah aman, dan bahwa penggunaan yang tepat tidak
mengakibatkan tingkat residu berbahaya dalam makanan manusia. Hanya
ada tiga fungisida / desinfektan disetujui untuk digunakan makanan ikan di
Kanada: formaldehid, konsentrasi garam yang tinggi dan hidrogen peroksida
( GESAMP 1997).
Ada efek kesehatan yang tidak diketahui atau diharapkan manusia
dari mengkonsumsi produk ikan pada tingkat rendah yang terdeteksi oleh
3

CFIA dalam ternak salmon dan trout. Kesehatan Kanada telah
mengklasifikasikan kontaminasi malachite green pada ikan sebagai bahaya
Kesehatan Kelas II yang berarti konsekuensi probabilitas merugikan
kesehatan dianggap kecil (Rao, K.V.K. 1995)..
Penelitian telah menunjukkan bahwa malachite green bisa menjadi
racun bagi sel-sel manusia dan menyebabkan pembentukan tumor hati pada
hewan pengerat. Karena potensi efek membahayakan bagi kesehatan
manusia, Administrasi US Food and Drug menominasikan malachite green
sebagai bahan kimia prioritas untuk pengujian toksisitas dan carcinogenicity
pada tahun 1993. Hasil dari studi hewan pengerat ditemukan kelainan
toksisitas hati, anemia dan tiroid. Hasil signifikan bagi kesehatan manusia
belum diketahui sampai saat ini. Tingkat (Level) yang dilaporkan pada
musim gugur Kanada jauh di bawah ambang batas Eropa ( Srivastava, S.,
Sinha, R. & Roy, D. 2004).
Malachite green murah, efektif dan tersedia bagi yang lain, non-
budidaya, dan terus digunakan di banyak bagian dunia karena kurangnya
alternatif yang berwenang ( Srivastava, S., Sinha, R. & Roy, D. 2004).
Suatu alternatif dalam menjawab permasalahan tersebut adalah
dengan proses oksidasi lanjut (AOPs; Advanced Oxidation Process).
Fotolisis merupakan bagian dari proses ini (Yulianto, 2005). Fotolisis
merupakan suatu proses yang dibantu dengan adanya cahaya dan material
katalis. Dengan pencahayaan ultraviolet kebanyakan polutan organik dapat
dioksidasi menjadi CO2 dan H2O (Kuo, 2001). Sonolisis merupakan salah
satu metoda yang digunakan untuk mendegradasi senyawa organik dalam
4

media air dengan menggunakan getaran (gelombang ultrasonik). Untuk
mempercepat reaksi, pada proses sonolisis biasanya digunakan katalis
(Weng, 2006).
High Performance Liquid Chromatography (HPLC) digunakan
untuk analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis malachite green
menggunakan HPLC sebelumnya telah dilakukan seperti penentuan
Enhanced Transformation of Malachite Green by Laccase of Ganoderma
lucidum in Presence of Natural Phenolic Coumpounds (K. Murugesan
2009).
Berdasarkan hal tersebut di atas, maka akan dilakukan penelitian
untuk membandingkan kemampuan metode fotolisis dan sonolisis dalam
mendegradasi malachite green dengan adanya bantuan katalis TiO2 dan
selanjutnya dilakukan pengukuran menggunakan spektrofotometer UV-Vis.
Terhadap sisa degradasi diukur menggunakan HPLC.
1.2. Perumusan Masalah
Masalah yang akan diteliti dalam penelitian ini adalah mengetahui
seberapa besarkah senyawa malachite green dapat terdegradasi dengan
menggunakan metoda fotolisis dan sonolisis. Selanjutnya dibandingkan
kemampuan kedua metoda tersebut dalam mendegradasi senyawa malachite
green dengan penambahan katalis TiO2.
5

1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah untuk
membandingan keefektifan metoda fotolisis dan sonolisis dalam
mendegradasi senyawa malachite green serta untuk mempelajari hasil
pengukuran malachite green menggunakan HPLC.
1.4. Manfaat penelitian
Penelitian ini hendaknya dapat digunakan sebagai salah satu dasar
rujukan dalam mengatasi limbah zat warna malachite green yang terdapat di
lingkungan. Disamping itu juga dapat mengurangi resiko atau efek samping
dari pemakaian malachite green ini bagi manusia.
6

2.1. Malachite Green
2.1.a. Malachite Green Oxalate
II. TINJAUAN PUSTAKA
Malachite green (MG) (C23H26N2O) dapat mengalami reduksi
enzimatik (in vivo) menjadi Leucomalachite green (LMG) dan sebaliknya
LMG dapat menjadi MG melalui reaksi oksidasi (Plakas, Said, Stehly and
Roybal 1995)
Gambar 1. Malachite green dan metabolit leucomalachite green
7

Malachite green oxalate (hijau malasit) dengan rumus kimia C52H54N4O12
dan struktur :
Gambar 2. Struktur Malachite green oxalate
Malachite green secara luas digunakan sebagai biosida pada industri
aquakultur. Sangat efektif melawan infeksi protozoa dan jamur (Hoffman
dan Meyer, 1974; Alderman, 1985; Schnick, 1988). Pada dasarnya, ia
bekerja sebagai suatu ektoparasitisida. Di sisi lain, juga digunakan sebagai
zat pewarna makanan, aditif makanan, desinfektan medis dan anthelminthic
serta pewarna dalam sutra, wol, rami, kulit, katun, industri kertas dan akrilik
(Culp dan Beland, 1996).
Namun, malachite green sekarang telah menjadi senyawa yang
sangat kontroversial karena risiko kepada konsumen ikan (Alderman dan
Clifton-Hadley, 1993). Termasuk efek pada sistem kekebalan tubuh, sistem
reproduksi, genotoksik dan sifat karsinogenik (Fernandes et al, 1991.; Rao,
1995; Gouranchat, 2000) termasuk pengaruh pada sistem kekebalan tubuh
(immune), sistem reproduksi dan sifat genotoksik dan karsinogen (Fernandes
et al., 1991; Rao, 1995; Gouranchat, 2000). Meskipun penggunaan pewarna
8

ini telah dilarang di beberapa negara dan tidak disetujui oleh US Food and
Drug Administration (Chang et al., 2001), masih banyak digunakan di
beberapa bagian dunia karena ketersediaan yang rendah, ketersediaan dan
efikasi (Schnick, 1988). US Food and Drug Administration telah
dinominasikan malachite green sebagai prioritas kimia untuk pengujian
karsinogenisitas (Culp dan Beland, 1996). Ada kekhawatiran tentang nasib
malachite green dan direduksi bentuknya, leucomalachite green di air dan
ekosistem darat sejak terjadi sebagai kontaminan (Burchmore dan
Wilkinson, 1993; Nelson dan Hites, 1980) dan potensi bahaya kesehatan
manusia.
2.1.b.Fungsi Malachite Green
sebagai :
1. Parasitisida
Malachite green merupakan zat warna organik yang berfungsi
Malachite green banyak digunakan sebagai topikal fungisida (Hussein et
al., 1999 ; Qureshi et al., 1998) dan ektoparasitisida dalam budidaya
ikan di seluruh dunia sejak tahun 1936 (Foster dan Woodbury, 1936). Di
aquakultur Afrika, telah digunakan melawan infeksi oleh bakteri,
protozoa, cestoda, trematoda, nematoda, krustasea, dll (Hecht dan
Endemann, 1998).
2. Fungisida
Malachite green sebagian besar telah digunakan untuk mencegah
perkembangan jamur oomycete pada ikan dan telur ikan, baik sebagai
9

terapi pasca-infeksi dan profilaksis (Alderman, 1985, 2002; Gerundo et
al, 1991). Malachite green digunakan untuk mencegah pertumbuhan
Haliphthoros pada lobster karang (Diggles, 2001) dan Ful-2 pada salmon
(Huang et al., 1996).
3. Antiprotozoa
Malachite green digunakan secara efektif untuk mengontrol protozoa
(Rintamaki-Kinnunen dan Valtonen, 1997), misalnya, Paranophrgs pada
kepiting Milten (Yunjiang, 1997); Ichthyophthirius pada Ictarulus
punctatus (Leteux dan Meyer, 1972; Schachte, 1974; Moore, 1998;
Tieman dan Goodwin, 2001) dan ikan hias (Rodriguez dan Fernandez,
2001); Trichodina pada belut (Madsen et al, 2000.), Epinephalus
(Susanti et al., 1996) dan Turbot (Diggles, 2000); Trichodinella
epizootica pada filamen insang ikan mas (Abdel-Meguid, 1995);
dinoflagellata ektoparasit pada ikan hias (Steinhagen et al., 1999) dan
Tetrahymena pada guppy (Rie dkk., 1999).
4. Pada penyakit lain
Malachite green juga telah berhasil digunakan melawan infeksi cacing
usus, seperti Dactylogyrus vastator pada Cyprinus carpio (Molnar,
1995) dan melawan Cichliodogyriasis (Flores et al., 1995).
Dermocystidium koi di kulit ikan mas (Wildgoose, 1995), penyakit ginjal
proliferatif (PKD) pada rainbow trout (Clifton-Hadley dan
Alderman,1987; Alderman, 1992; Gouvello et al,. 1999) dan salmon
atlantik (Quigley dan Mc Ardle,1998) dan nekrosis dermal ulseratif pada
10

ikan salmon (Murphy, 1973) juga efektif dikendalikan
oleh malachite green.
2.1.c. Efek Toksikologi Malachite Green Pada Ikan
Beberapa peneliti memeperkirakan nilai LC50 dari kebanyakan
pewarna komersial di interval waktu yang berbeda pada ikan (Clarke dan
Anliker, 1980). Beberapa studi telah menunjukkan pewarna ini menjadi
sangat beracun untuk ikan air tawar, bersifat akut dan kronis (Steffens et
al, 1961;. Werth dan Boiteaux, 1967; Meyer dan Jorgensen, 1983; Klein et
al,. 1991; Hormazabal et al, 1992;. Alderman dan Clifton-Hadley, 1993).
Karsinogenesis, mutagenesis, kromosom patah tulang, teratogenitas dan
mengurangi kesuburan juga telah dilaporkan pada rainbow trout berikut
perlakuan dengan malachite green (Amlacher,1961; Lieder, 1961; Steffens
et al, 1961;. Nelson,1974; Bills et al, 1977;. Schnick dan Meyer, 1978;
Meyer dan Jorgensen, 1983).
2.1.d. Malachite Green Residu
Residu Malachite green terdapat dalam jaringan ikan, tersimpan
dalam serum, hati, ginjal, otot, kulit dan viscera (Edelhauser and Klein,
1986; Clifton-Hadley and Alderman, 1987; Kelin and Edelhauser, 1988;
Alderman and Clifton-Hadley, 1993; Fink and Auch, 1993; Turnipseed et
al., 1995; Machova et al., 1996; Rushing and Hansen, 1997; Alborali et
al., 1997; Nowak and De Guingand, 1997; Doerge et al., 1998).
11

2..2.e. Efek Toksikologikal Malachite Green Pada Mamalia dan Binatang
Malachite green persisten di lingkungan dan toksik akut pada perairan dan
binatang. MG menyebabkan bahaya kesehatan umum dan juga masalah
potensial lingkungan. Desciens dan Bablet (1994) menemukan perubahan
renal pada kelinci akibat dosis oral MG. MG menurunkan pengambilan
makanan, pertumbuhan dan laju fertilitas ; menyebabkan kerusakan pada
hati, spleen, ginjal dan jantung. Malachite green mutagenik pada tikus dan
mencit dan menyebabkan pertumbuhan abnormal yang signifikan pada
kelinci putih New Zealand (Oryctolagus cuniculus) (Meyer and Jorgensen,
1983). Malachite green sitotoksik yang sangat tinggi pada sel mamalia
(Fessard et al.,1999) dan karsinogenik pada hati, thyroid dan organ lain
binatang percobaan (Sundarrajan et al., 2000). Tumor pada usus, susu dan
ovarium pada tikus bila terpapar malachite green.
12

Tabel 1. Nilai LC50 Malachite Green Untuk Berbagai Jenis Ikan
2.2. Advanced Oxidation Processes (AOPs)
Advanced Oxidation Processes (AOPs) atau Proses oksidasi lanjut
didefenisikan sebagai proses treatment pada temperatur dan tekanan
mendekati ambien yang mana didasarkan pada turunan dari radikal hidroksil
yang diawali destruksi oksidatif dari senyawa organik. Radikal hidroksil
adalah sangat kuat, oksidan kimia non-selektif yang bereaksi secara khas,
dengan jutaan sampai miliaran waktu lebih cepat dari ozon dan hidrogen
13

peroksida yang dihasilkan dalam mengurangi biaya treatment dan ukuran
sistem (Alfons, 2003).
Proses oksidasi lanjut digunakan untuk men-treatment air limbah
yang didasarkan pada: ozon, hidrogen peroksida, ozon ditambah hidrogen
peroksida, reaksi fenton, fotooksidasi, fotokatalis, Electron beam
Irradiation dan sonolisis (Alfons, 2003).
Teknik oksidasi kimia sangat berguna dalam degradasi oksidatif atau
transformasi berbagai polutan pada treatment air minum, air limbah maupun
tanah yang terkontaminasi. Metoda oksidasi kimia secara khusus dapat
diaplikasikan untuk treatment zat organik berbahaya dengan konsentrasi
rendah, untuk treatment air limbah yang mengandung zat yang resisten
terhadap metoda biodegradasi serta sebagai tahap post-treatment mengikuti
treatment biologi untuk menghilangkan toksisitas akuatik (Kumar, 2006).
2.2.1. Fotolisis
Fotolisis merupakan suatu proses degradasi yang dibantu oleh
adanya cahaya. Ketika material fotolisis disinari cahaya, material tersebut
menyerap energi foton dan menyebabkan berbagai reaksi kimia. Dalam
media air, kebanyakan senyawa-senyawa organik seperti sianida dan nitrit
yang beracun dapat diubah menjadi senyawa lain yang relatif tidak beracun.
Proses fotolisis yang menggunakan katalis dikenal dengan fotokatalisis.
Beberapa oksida dan sulfida logam yang bersifat semikonduktor seperti
TiO2, ZnO, SrTiO3, CdS dan ZnS dapat digunakan sebagai katalis pada
proses fotolisis (Prashant, 2003).
14

2.2.2. Sonolisis
Metoda sonolisis menggunakan gelombang ultrasonik yang
beroperasi pada frekuensi antara 20 dan 100 kHz. Efek dari sonolisis pada
larutan air adalah memecah air menjadi radikal H dan OH, dimana radikal-
radikal tersebut dapat merusak senyawa organik dalam larutan. Rusaknya
senyawa organik tersebut akan menghasilkan senyawa-senyawa organik
intermediet dan jika sonolisis terus berlangsung pada akhirnya akan terjadi
mineralisasi senyawa tersebut menjadi CO2, H2O, O2, dan HNO3.
Efek dari ultrasonik menghasilkan fenomena yang dikenal sebagai
kativasi akustik. Proses kavitasi tersebut terdiri dari pembentukkan,
pertumbuhan dan mengembang mengempisnya gelembung pada larutan.
Kavitasi tersebut memberikan efek fisik dan kimia tertentu yang berperan
dalam proses degradasi senyawa. Efek fisik yang ditimbulkan oleh proses
kavitasi adalah meningkatnya reaktifitas katalis melalui perluasan
permukaan, sedangkan efek kimia yang terjadi adalah meningkatnya
kecepatan reaksi pembentukkan spesies aktif yang berperan dalam degradasi
senyawa.
Pemberian ultrasonik pada sistim larutan menginisiasi proses
kavitasi. Jika dalam air terdapat spesi organik, diharapkan akan terjadi
degradasi, dan pada akhirnya termineralisasi sempurna. Kondisi ekstrim
yang dihasilkan kavitasi akustik menginisiasi destruksi kontaminan organik
melalui tiga jalur yang berbeda: oksidasi oleh radikal hidroksil, oksidasi air
superkritis, dan pirolisis. Mekanisme pirolisis lebih dominan untuk
15

kontaminan berkonsentrasi tinggi, sedangkan serangan radikal hidroksil
lebih dominan untuk kontaminan dengan konsentrasi rendah. Mekanisme
destruksi yang utama adalah oksidasi radikal hidroksil (Cropek and Kemme,
1998).
Tujuan penggunaan ultrasonik berkekuatan tinggi ini adalah untuk
membuat perubahan fisik yang permanen. Pembersihan dengan
menggunakan ultrasonik lebih bagus digunakan pada material yang keras
seperti gelas, logam, dan plastik. Dimana zat tersebut akan memvibrasi
getaran dari pada mengabsorpsinya. Aplikasi dari metoda ini adalah untuk
mengubah polutan organik dari air limbah, penentuan logam dalam air
limbah dan sampel biologi.
2001):.
Reaksi homolisis air yang terjadi dalam proses sonolisis (Peller,
H2O H • + • OH
H • + O2 HO2 • •OH + ½ O2
2 • OH H2O2
2 HO2 • H2O2 + O2
Air diubah menjadi radikal H dan radikal OH sebagai radikal bebas
utama yang berperan dalam reaksi degradasi dan kecepatan pembentukkan
OH tersebut dipengaruhi oleh efisiensi sonolisis. Radikal ini mampu
menguraikan limbah organik karena potensial oksidasinya yang tinggi.
Radikal OH yang dihasilkan tersebut juga dapat bergabung satu sama lain
membentuk H2O2. Untuk meningkatkan efisiensi degradasi sonolisis
16

ditambahkan katalis yang dapat meningkatkan produksi radikal OH
sehingga mempercepat proses degradasi senyawa organik (Peller, 2001).
2.3. Titanium dioksida (TiO2)
Titanium dioksida (TiO2) dikenal sebagai semikonduktor tipe-n yang
memiliki celah energi relatif besar dengan sifat super hidrofilik ketika
terkena cahaya. TiO2 merupakan senyawa dioksida berwarna putih yang
tahan karat dan tidak beracun. TiO2 sering digunakan sebagai katalis untuk
dekomposisi senyawa-senyawa organik toksik seperti pestisida, zat warna
dan lain-lain. TiO2 biasanya terdapat dalam bentuk powder atau lapisan
film tipis, bersifat amfoter dan sulit larut dalam air. Massa molekul relatif
79,90 g/mol dimana kadar Ti 59,95% dan kadar O 40,05%. Titik leleh dari
TiO2 adalah 1870ºC. TiO2 merupakan salah satu katalis yang paling stabil,
paling sering digunakan dibandingkan dengan katalis lainnya. TiO2
menunjukkan kestabilan yang tinggi secara kimia dan relatif tidak mahal
(Fujishima, 2000).
TiO2 memiliki tiga macam struktur kristal yaitu anatase, rutile dan
brookite. Anatase dikenal sebagai kristal yang paling reaktif terhadap
cahaya. Anatase memiliki aktivitas fotokatalitik terbaik, eksitasi elektron ke
pita konduksi dapat dengan mudah terjadi apabila kristal ini dikenai cahaya
dengan energi yang lebih besar dari pada celah energinya. Gambar 3
menunjukkan struktur kristal rutile, anatase dan brookite.
17

Kristal rutile
Kristal anatase
Kristal brookite
Gambar 3. Struktur Kristal TiO2 (http://ruby.colorado.edu/)
TiO2 merupakan katalis yang paling cocok digunakan untuk
degradasi senyawa organik, karena TiO2 paling aktif dan praktis untuk
diaplikasikan dalam penanganan masalah lingkungan seperti pengolahan
limbah cair, pengendalian limbah berbahaya, purifikasi udara dan desinfeksi
air (Kameyama, 2002). TiO2 sebagai fotokatalis dipelajari secara ekstensif
untuk degradasi polutan lingkungan. TiO2 biasanya dalam bentuk bubuk
atau lapisan film tipis. Reaksi fotokatalitik terjadi pada permukaan, oleh
karena itu sifat permukaan TiO2 menjadi faktor penting yang menentukan
kinetika dan mekanisme reaksi fotokatalitik.
Proses fotodegradasi senyawa organik dengan bantuan fotokatalis
semikonduktor akan menghasilkan produk-produk mineralisasi. Karbon
dalam senyawa organik berubah menjadi CO2, nitrogen menjadi ion nitrat
dan ion ammonium serta belerang menjadi ion sulfat (Vautler, 2001).
Mekanisme Fotokatalisis Semikonduktor
Secara umum mekanisme reaksi fotokatalitik dideskripsikan sebagai
berikut : ketika suatu semikonduktor yaitu katalis tersuspensi dalam suatu
18

larutan disinari oleh sinar dengan energi yang melebihi atau sama dengan
band gap dari semikonduktor tersebut, maka pada permukaan katalis
tersebut akan terbentuk pasangan elektron (e - dan h + ). Dalam hal ini
semikonduktor yang digunakan adalah TiO2 dimana mempunyai band gap
(energi celah) sebesar 3,2 eV, sehingga cahaya yang digunakan harus
mendekati UV dengan panjang gelombang lebih kecil dari 410 nm. Pada
pasangan elektron yang terbentuk dipermukaan katalis, muatan positif h +
akan berpindah menuju area anoda dari katalis yang berkemampuan untuk
mengoksidasi HO - membentuk HO• radikal, kemudian polutan dalam
limbah cair akan didegradasi oleh OH• radikal tersebut membentuk zat yang
tidak berbahaya seperti CO2 dan asam mineral, sedangkan elektron akan
berpindah menuju area katoda dari katalis dan melakukan setengah reaksi
reduksi terhadap oksigen dalam limbah cair membentuk H2O, apabila
kondisi air limbah tidak mengandung oksigen yang memadai karena
keberadaan nitrogen dan air limbah mengandung banyak ion logam h + vb,
maka dalam hal ini elektron diharapkan dapat mereduksi ion logam tersebut,
dengan catatan bahwa proses reduksi akan terjadi jika potensial reduksi dari
logam lebih besar dari level terendah dari energi celah (Yulianto, 2005).
Adapun persamaan reaksi dari reaksi oksidasi yang terjadi adalah
sebagai berikut (Gunlazuardi, 2002):
TiO2 + hv h + vb + e - cb
h + vb + H2O(ads) HO•(ads) + H +
e - cb + O2(ads) •O2 -
19

Dengan mekanisme reaksi seperti Gambar 4.
Gambar 4. Mekanisme Reaksi Fotokatalitik
Beberapa penelitian dengan menggunakan fotokatalitik
membuktikan bahwa proses tersebut dapat digunakan untuk memecah atau
menghancurkan tipe polutan organik, selain itu juga dapat digunakan untuk
proses pemurnian air, penghancuran bakteri, virus dan pengambilan logam
dari aliran limbah.
2.4. Spektrofotometer UV-Vis
Spektrofotometer merupakan suatu alat analisis yang didasarkan
pada pengukuran serapan sinar monokromatis suatu jalur larutan dengan
menggunakan monokromator sistem prisma atau kisi difraksi dan detektor
fotosel. Spektrofotometer terdiri dari spektrometer dan fotometer.
Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang
tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang
ditransmisikan atau diabsorbsi. Jadi, spektrofotometer digunakan untuk
20

mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan,
direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi gelombang (Khopkar, 1990).
Radiasi elektromagnetik UV-Vis tersebut mempunyai panjang
gelombang berkisar 200 - 800 nm. Sinar UV mulai dari 200 - 400 nm dan
sinar tampak 400 - 800 nm. Absorpsi radiasi akan menyebabkan terjadinya
eksitasi elektron. Atom atau molekul akan mengadsorbsi pada daerah
panjang gelombang yang energinya sesuai dengan beda energi antara
keadaan dasar dan keadaan tereksitasi dari atom atau molekul. Panjang
gelombang yang diabsorbsi spesifik untuk masing-masing senyawa.
Untuk pengukuran secara kuantitatif, metoda spektrofotometri UV-
Vis digunakan untuk menentukan konsentrasi larutan, dimana absorbsi sinar
oleh larutan merupakan fungsi kosentrasi. Pada kondisi optimum, dapat
dibuat hubungan linier secara langsung antara absorbsi larutan dan
konsentrasi larutan tersebut. Persamaan yang menggambarkan hubungan
linier tersebut dikenal dengan hukum Lambert-Beer, yaitu : A = ε.b.c,
dimana A merupakan absorban, ε sebagai serapan spesifik (cm -1 M -1 ), b
menunjukkan lajur larutan (cm) dan c menyatakan konsentrasi (M).
Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum sinar yang
kontiniu, monokromator, sel pengadsorbsi untuk larutan sampel atau blanko
dan suatu alat untuk mengukur perbedaan adsorpsi antara sampel dan blanko
ataupun pembanding.
Sumber cahaya yang biasa digunakan untuk sinar tampak adalah
lampu wolfram dan untuk daerah UV adalah lampu hidrogen dan lampu
deuterium. Monokromator digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang
21

monokromatis biasanya berupa prisma ataupun grating. Untuk
mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini
dapat digunakan celah. Jika celah posisinya tetap maka prisma gratingnya
yang dirotasikan untuk mendapatkan panjang gelombang yang diinginkan.
Sel absorbsi, pada pengukuran di daerah tampak, kuvet kaca atau kuvet
corex dapat digunakan, tetapi pengukuran di daerah UV kita harus
menggunakan sel kuarsa gelas tidak tembus cahaya di daerah ini.
Umumnya tebal kuvet adalah 10 mm. Detektor, peranan detektor penerima
adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang
gelombang. Detektor ini terdiri dari tabung gelas hampa yang berisi anoda,
katoda, dan jendela kuarsa. Katoda ini terbuat dari logam alkali atau alkali
alkoksida atau dari logam lain yang dilapisi dengan alkali, karena logam
alkali atau alkoksidanya mudah melepaskan elektron. Jendela kuarsa
digunakan untuk melewatkan cahaya dari sumber radiasi. Detektor yang
sering digunakan adalah sebuah photomultiplier tube atau photodiodaarray
(Underwood, 1988).
2.5. High Performance Liquid Chromatography (HPLC)
High Performance Liquid Chromatography (HPLC) berasal dari
kromatografi kolom klasik. Pemisahan dengan HPLC mempunyai beberapa
keuntungan dibandingkan dengan metoda konvensional seperti waktu
analisis yang cepat, biaya rendah dan kemungkinan untuk menganalisis
sampel yang tidak stabil (Ishii, 1988). HPLC dapat digunakan untuk
sebagian besar senyawa yang tidak menguap dan senyawa berbobot molekul
22

tinggi. Selain itu HPLC dapat dipakai untuk senyawa organik, yang
sebagian besar tidak menguap. HPLC biasanya dilakukan pada suhu kamar.
Senyawa yang tidak tahan panas dapat ditangani dengan mudah (Gritter,
1991).
Metoda HPLC dapat digunakan dalam berbagai lapangan seperti
farmasi, biokimia, industri makanan, industri kimia, kimia forensik,
laboratorium klinik, laboratorium klinik dan polutan (Skoog, 1985)
Dalam metoda HPLC ada tiga variabel yang akan menentukan baik
tidaknya pemisahan senyawa yaitu fasa diam, fasa gerak dan detektor. Fasa
diam berupa senyawa polar dimana permukaannya tidak terikat seperti silika
dan alumina. Fasa diam yang bersifat nonpolar, permukaan dari silika
terikat dengan senyawa organik.
Fasa diam merupakan reaksi antara klorosilana dengan gugus
hidroksil dari silika dimana permukaan silika banyak mengandung gugus
hidroksil sekitar 27 × 10 27 gugus hidroksil/m 2 . Fasa diam non polar yang
paling umum digunakan adalah C8 (oktilsilana) dan C18 (oktadesilana).
Sebaliknya fasa gerak yang digunakan mempunyai kepolaran yang lebih
tinggi. Dalam hal ini dapat digukan pelarut metanol, asetonitril dan air yang
dicampurkan pada perbandingan tertentu.
Fasa gerak yang digunakan dalam metoda HPLC harus mempunyai
syarat-syarat tertentu yakni mempunyai tingkat kemurnian yang tinggi,
mudah didapatkan, titik didih 20 - 50 °C di atas temperatur kolom,
kekentalan rendah, kurang reaktif, sesuai dengan detektor yang digunakan
dan tidak mudah terbakar (Skoog, 1985).
23

Pemisahan pada HPLC terjadi secara dinamis, oleh sebab itu
diperlukan sistem deteksi yang dapat bekerja secara langsung dan
menghasilkan rekaman yang spontan dari peristiwa-peristiwa yang terjadi
pada kolom HPLC. Detektor harus mempunyai sensitifitas yang baik pada
konsentrasi rendah dari analit dan volume yang kecil untuk menghindari
pelebaran pita.
Detektor absorbsi UV-Vis adalah detektor yang paling banyak
digunakan dalam metoda HPLC karena sebagian besar senyawa organik
mengabsorbsi sinar dalam daerah UV dari spektrum elektromagnetik (Poole,
1994). Pada panjang gelombang ini pelarut sangat sedikit atau sama sekali
tidak menyerap sinar, sedangkan analit menyerap dengan kuat. Disamping
detektor UV-Vis detektor lain yang digunakan yaitu detektor flouresence,
elektrokimia, indeks refraksi, konduktiviti, spektromasa dan FT-IR (Skoog,
1985).
24

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
III. METODA PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Analitik Terapan, Jurusan
Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas
Padang pada bulan November 2011 - Februari 2012.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
3.2.2. Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Spektrofotometer UV/VIS
(UV-1700 pharmaspec UV-Vis Spectrophotometer, Shimadzu), Ultrasonik
VC-1 dengan frekuensi 47 kHz dan daya 60 watt (As One Comp. Japan),
HPLC (Shimadzu), Lampu UV (Germicidal CE G 13 Base 8FC11004, λ =
365 nm), kotak iradiasi, neraca analitik, magnetic stirrer, pemanas (hot
plate), pH meter, mikro sentrifus dengan kecepatan 13000 rpm,
termometer, aluminium foil dan peralatan gelas lainnya.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Malachite green
oxalate (C52H54N4O12) > 99% ( Merk Chemical Production ), TiO2
anatase ( Ishihara Sangyo, Ltd. Japan ), asam asetat (CH3COOH) p.a,
amonium asetat (CH3COONH4), amonium hidroksida (NH4OH) 25 % ,
ammonium klorida (NH4Cl), Natrium Asetat (CH3COONa), air
25

kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC grade), asetonitril, etanol p.a dan
akuades.
3.3. Prosedur Kerja
3.3.1. Pengukuran Spektrum Serapan Malachite Green Oxalate
Sebanyak 0,1000 gram Malachite green oxalate dilarutkan dalam 100 mL
akuades untuk mendapatkan larutan induk Malachite green oxalate 1000
mg/L. Kemudian larutan induk Malachite green oxalate diencerkan
menjadi 5 variasi konsentrasi yaitu 2, 4, 6, 8 dan 10 mg/L. Kelima variasi
konsentrasi larutan tersebut masing-masing diukur spektrum serapannya
dengan spektrofotometer UV-Vis pada λ 300 – 700 nm. Kemudian diambil
data absorban pada panjang gelombang yang memberikan serapan
maksimum.
3.3.2. Degradasi Senyawa Malachite Green Oxalate Secara Fotolisis Dengan
Penambahan TiO2 - Anatase
a. Penentuan pH Optimum Fotolisis
Larutan Malachite green oxalate dengan konsentrasi 6 mg/L sebanyak 25
mL dipindahkan ke dalam 5 buah erlenmeyer dan pH larutan diatur menjadi
3,0 ; 5,0 ; 7,0 ; 9,0 dan 11,0 dengan penambahan buffer. Kemudian ke
dalam masing-masing larutan ditambahkan 0,1000 gram TiO2 anatase dan
diiradiasi dengan sinar UV selama 30 menit. Hasil fotolisis disentrifus
selama 15 menit untuk memisahkan TiO2 – anatase dari larutan. Kemudian
26

diukur spektrum serapan masing-masing larutan dengan spektrofotometer
UV-Vis pada λ 300 – 700 nm.
b. Penentuan Waktu Optimum Fotolisis
Larutan Malachite green oxalate dengan konsentrasi 6 mg/L sebanyak 25
mL dipindahkan ke dalam 5 buah erlenmeyer dan pH larutan ….(pH
optimum). Kemudian ke dalam masing-masing larutan ditambahkan 0,1000
gram TiO2 anatase dan diiradiasi dengan sinar UV terhadap masing-
masingnya dengan variasi waktu 15, 30, 45, 60 dan 75 menit. Hasil fotolisis
disentrifus selama 15 menit untuk memisahkan TiO2 – anatase dari larutan.
Kemudian diukur spektrum serapan masing-masing larutan dengan
spektrofotometer UV-Vis pada λ 300 – 700 nm.
3.3.3. Degradasi Senyawa Malachite Green Oxalate Secara Sonolisis Dengan
Penambahan TiO2 - Anatase
a. Penentuan pH Optimum Sonolisis
Larutan Malachite green oxalate dengan konsentrasi 6 mg/L sebanyak 25
mL dipindahkan ke dalam 5 buah erlenmeyer dan pH larutan diatur menjadi
3,0 ; 5,0 ; 7,0 ; 9,0 dan 11,0 dengan penambahan buffer. Kemudian ke
dalam masing-masing larutan ditambahkan 0,1000 gram TiO2 anatase dan
ditutup dengan aluminium foil. Selanjutnya dilakukan sonolisis selama 60
menit. Hasil sonolisis disentrifus selama 15 menit untuk memisahkan TiO2
anatase dari larutan. Kemudian diukur spektrum serapan masing-masing
larutan dengan spektrofotometer UV-Vis pada λ 300 – 700 nm.
27

. Penentuan Suhu Optimum Sonolisis
Larutan Malachite green oxalate dengan konsentrasi 6 mg/L sebanyak 25
mL dipindahkan ke dalam 5 buah erlenmeyer dan pH larutan…...(pH
optimum). Kemudian ke dalam masing-masing larutan ditambahkan 0,1000
gram TiO2 anatase dan ditutup dengan aluminium foil. Selanjutnya
dilakukan sonolisis pada suhu 25±1 o C, 30±1 o C, 35±1 o C, 40±1 o C, 45±1
o C selama 60 menit. Hasil sonolisis disentrifus selama 15 menit untuk
memisahkan TiO2 anatase dari larutan. Kemudian diukur spektrum serapan
masing-masing larutan dengan spektrofotometer UV-Vis pada λ 300 – 700
nm.
c. Penentuan Persentase Degradasi Dengan Variasi Waktu Sonolisis
Larutan Malachite green oxalate dengan konsentrasi 6 mg/L sebanyak 25
mL dipindahkan ke dalam 5 buah erlenmeyer dan pH larutan…...(pH
optimum). Kemudian ke dalam masing-masing larutan ditambahkan 0,1000
gram TiO2 anatase dan ditutup dengan aluminium foil. Selanjutnya
dilakukan sonolisis pada suhu optimum (dari prosedur 3.3.3.b) dengan
variasi waktu 30, 60, 90, 120, dan 150 menit. Hasil sonolisis disentrifus
selama 15 menit untuk memisahkan TiO2 anatase dari larutan. Kemudian
diukur spektrum serapan masing-masing larutan dengan spektrofotometer
UV-Vis pada λ 300 – 700 nm.
28